Описание САПР
Лекция 17. Описание САПР
Система «Компас» российской фирмы АСКОН. В состав версии «Компас 5» входят чертежно-графическая подсистема «Компас-График», подсистема геометрического моделирования «Компас-3D», подсистемы технологического проектирования «Автопроект» и программирования обработки на станках с ЧПУ «Компас-ЧПУ», система управления проектными данными «Компас-Менеджер», а также ряд специализированных библиотек, ориентированных на конкретные приложения (имеются библиотеки металлоконструкций, подшипников качения, элементов химических производств, трубопроводной армату ры, инженерных коммуникаций и др.).
Редактор конструкторской документации «Компас-График» позволяет создавать и редактировать с полной поддержкой ЕСКД графические документы, включающие точки, прямые и ломаные линии, ок ружности, эллипсы, многоугольники, кривые NURBS и другие примитивы, вставлять в документы фрагменты в форматах ВМР, РСХ, JPEG, ТIFF, работать с параметрическими моделями, оформлять текстовые документы, в том числе спецификации на проектируемые изделия.
Подсистема «Компас-3D» предназначена для создания трехмерных параметрических твердотельных моделей деталей и сборок. Геометрические модели деталей синтезируются с помощью булевых операций над объемными примитивами – сферами, призмами, цилиндрами, конусами и т. п. В свою очередь, примитивы создаются кинематическим способом – путем перемещения плоских фигур в пространстве. Сборки образуются из отдельных деталей и сборочных единиц с включением в модель параметрических зависимостей. Визуализация конструкций выполняется с помощью каркасных и полутоновых изображений с возможностями управления масштабом и положением изображения в пространстве. Предусмотрен расчет расстояний и массоинерционных параметров.
В состав подсистемы «Автопроект» входят программы проектирования технологических процессов механообработки, штамповки, сварки, термообра-ботки, нанесения покрытий, сборки, а также программы расчета норм расхода материалов, материалоемкости и себестоимости изделий. Разработка технологи-ческих процессов ведется на основе техпроцесса-аналога или путем синтеза процесса из отдельных блоков операций и переходов. Имеются библиотеки аналогов и типовых блоков. Автоматически выбираемый аналог может дорабатываться пользователем. Поддерживается разработка сквозных технологий с использованием операций различных базовых технологий. В базах данных подсистемы имеются сведения об оборудовании, инструментах, материалах.
В систему T-Flex CAD российской фирмы «Топ Системы» входит ряд подсистем конструкторского и технологического проектирования, прикладных программ, баз данных, подсистема документооборота.
T-Flex CAD позволяет получать параметрические чертежи любой сложности, включая сборочные. В системе используется геометрическая параметризация, более устойчивая при модификации моделей, чем размерная параметризация. Размерная параметризация прежде всего ориентирована на построение эскизов для трехмерных операций и имеет определенные количественные ограничения. В T-Flex CAD параметрическим является все – от положения линий и элементов сборочного чертежа до содержимого текста и любых атрибутов элементов.
Подсистема трехмерного твердотельного моделирования Т-Flex CAD 3D построена на геометрическом ядре Parasolid, разработанном компанией «Unigraphics Solutions». Создание геометрических моделей возможно обычным способом в интерактивном режиме или путем преобразования ранее созданного двумерного чертежа.
Для автоматизации технологической подготовки производства используется интегрированный в систему Т-Flex CAD продукт ТехноПро фирмы «Вектор» и подсистема Т-Flex ЧПУ.
В подсистеме Т-Flex CAD / ТехноПро осуществляется формирование технологических документов, в том числе операционных и маршрутных технологических карт с указанием используемых видов оборудования, оснастки, вспомогательных материалов, с подбором режущего и измерительного инструментов. Проектирование ТП проводится по процессам-аналогам или из отдельных блоков операций и переходов. Возможно автоматическое получение технологической документации после параметрического изменения чертежа в конструкторской подсистеме. При этом система подбирает необходимые операции и рассчитывает технологические размерные цепи.
Подготовка программ для станков с ЧПУ выполняется в подсистеме Т-Flex ЧПУ. В подсистему входит более 100 готовых постпроцессоров для фрезерной, токарной, сверлильной, электроэрозионной и лазерной обработки, имеются средства для генерации постпроцессоров, отсутствующих в библиотеке. Возмож-но формирование программ 2,5-, 3- и 5-координатной фрезерной обработки.
Белорусская компания «Интермех» хорошо известна своими разработками в области автоматизации проектирования конструкторских работ (системы CADMECH, CADMECH Desktop, AVS), автоматизации технологической подготовки производства (система TechCARD), технического документооборота и управления информацией об изделиях (система Search).
Компания «Autodesk» разработала гамму продуктов для проектирования в машиностроении. Основными среди них можно назвать Inventor, Mechanical Desktop 5 и AutoCAD Mechanical 2000i.
Сравнительно новая система Inventor предназначена для под держки концептуального проектирования и 3D конструирования, в том числе крупных сборок (10 000 деталей и более). В основе системы новое графическое ядро. Построение 3D моделей возможно выдавливанием, вращением, по сечениям, по траекториям. Поддерживается коллективная работа над проектом, в том числе в пределах одной и той же сборки. Предусмотрена автоматическая проверка кинематики, размеров детали с учетом положения соседних в сборке. Значительные удобства работы конструкторов обусловлены тем, что ассоциативные связи задаются не через операции с параметрами и уравнениями, а непосредственно определением формы и положения компонентов.
Система Mechanical Desktop 5 предназначена для параметрического 3D геометрического моделирования, ассоциативного конструирования, распреде-ленного проектирования в Internet на базе технологий Microsoft NetMeeting, реализован выпуск 2D документации. Сис тема построена на графическом ядре ACIS версии 6.2. Имеется CAD-менеджер со средствами настройки, конфигурирования и управления рабочими группами.
Система AutoCAD Mechanical 2000i ориентирована на выпуск чертежно-конструкторской документации, 2D конструирование, выполнение деталировок, образмеривание, создание спецификаций; возможно параллельное проектирование со связью через Internet.
Системы компаний «АСКОН», «Топ Системы», «Интермех», «Autodesk» относятся к «САПР среднего уровня».
К числу мировых лидеров в области машиностроительных САПР, называемых «тяжелыми» или «САПР высокого уровня», относятся системы Unigraphics компании Unigraphics Solutions и система Рro/E.
Unigraphics – система для проектирования больших сборок и подготовки конструкторской документации. Система многомодульная. В конструкторской части (САD) имеются средства для твердотельного конструирования, геометрического моделирования на основе NURBS-поверхностей, создания чертежей по 3D-модели, проектирования сборок (в том числе с сотнями и тысячами компонентов) с учетом ассоциативности, анализа допусков и др. В технологической части (САМ) предусмотрены разработка управляющих программ для токарной и электроэрозионной обработок, синтез и анализ траекторий инструмента при фрезерной трех- и пятикоординатной обработках, при проектировании пресс-форм и штампов и др. Для инженерного анализа (САЕ) в систему включены модули прочностного анализа по методу конечных элементов с соответствующими пре- и постпроцессорами, кинематического и динамического анализа механизмов с определением сил, скоростей и ускорений, анализа литьевых процессов пластических масс.
Сравнительный анализ интегрированных САD/САМ-систем
Данный сравнительный анализ выполнен для машиностроительного предприятия и приведен в журнале [19]. Рассматривались следующие САD/САМ–системы, распространенные на нашем рынке (перечень в алфавитном порядке):
- АDЕМ V 6.1 Тriаl (версия № 6 Тriаl);
- АutoСAD V 2000 (версия 2000);
- CADDS V5;
- КОМПАС V 5.0;
- MicroStation Modeler 95;
- Pro/Engineer V2000;
- SolidEdge V 6.0;
- SolidWorks V 99;
- T-FLEX V 6.2;
- Unigraphics V 15.
Исследовались возможности систем по выполнению 20 задач (табл.17.1) с решением контрольных примеров. Например, для задач «Черчение» и «Поддержка отечественных стандартов» предлагалось выполнить чертежи в соответствии с правилами ЕСКД. Для «Объемного моделирования», «2,5х–фрезерования», «Объемного фрезерования» были подготовлены модели (детали с карманами с вертикальной и криволинейной стенками, пресс-форма). В разделе «Адаптация к станочному парку» рассматривались библиотеки постпроцессоров в первую очередь применительно к отечественным системам управления станками. «Создание прикладных САПР» исследовалось теоретически по документации. Для оценки «Редактирования сканированного изображения» предлагалось внести изменения в текст и графику сканированного чертежа формата А1 с последующим выводом чертежа на плоттер. «Поддержка пользователей» проверялась по качеству русскоязычной документации и НЕLP (помощи).
Качество систем оценивалось по трехбалльной системе. Наивысший балл присваивался в том случае, если все поставленные тесты выполнялись. Частичное выполнение засчитывалось как удовлетворительное. Невыполнение всех тестов выносило оценку «плохо». При окончательном формировании оценки учитывались также личные впечатления специалистов, испытывавших систему, и время на освоение и решение задач. Результаты сравнительного анализа по всем 20 показателям (задачам) представлены в табл. 17.1.
Анализ CAD/CAM-систем Таблица 17.1
|
Задачи
|
ADEM v.6.0
|
AutoCAD v.2000
|
CADDS 5
|
«Компас» v.5.0
|
ProE v.2000i
|
SolidEdge v.6.0
|
SolidWorks 99
|
T-Flex v.6.2
|
Unigraphics v.15
|
MicroStation
Modeler 95
|
|
Плоское моделирование
|
+
|
+
|
+
|
±
|
±
|
±
|
±
|
±*
|
±
|
+
|
|
Черчение
|
+
|
±
|
±
|
+
|
–
|
–
|
–
|
±*
|
+
|
±
|
|
Объемное моделирование
|
+
|
±
|
+
|
–
|
+
|
+
|
+
|
±*
|
+
|
±
|
|
Создание объемных сборок
|
±
|
±
|
+
|
–
|
+
|
±*
|
±*
|
±*
|
+
|
+
|
|
Создание чертежа по трехмерной модели
|
+
|
±
|
+
|
–
|
+
|
+
|
+
|
±
|
+
|
±
|
|
Генерация технологической документации
|
+
|
–
|
+
|
–
|
–
|
–
|
–
|
–
|
±
|
–
|
|
Редактирование сканированного изображения
|
+
|
+
|
–
|
–
|
–
|
–
|
–
|
–
|
–
|
–
|
|
Средства созданий прикладных САПР
|
±
|
+
|
+
|
±
|
+
|
+
|
+
|
.±
|
±
|
+
|
|
Механообработка по 2D модели
|
+
|
–
|
+
|
–
|
–
|
–
|
–
|
–
|
–
|
–
|
|
Механообработка по 3D модели
|
+
|
–
|
+
|
–
|
+
|
–
|
–
|
–
|
+
|
–
|
|
Фрезерование 2х, 2,5х
|
+
|
–
|
+
|
–
|
–
|
–
|
–
|
–
|
±
|
–
|
|
Фрезерование 3х
|
+
|
–
|
+
|
–
|
+
|
–
|
–
|
–
|
+
|
–
|
|
Фрезерование 5х
|
±
|
–
|
+
|
–
|
+
|
–
|
–
|
–
|
+
|
–
|
|
Фрезерование многопозиционное
|
+
|
–
|
+
|
–
|
+
|
–
|
–
|
–
|
+
|
–
|
|
Электроэрозия 2х, 4х
|
+
|
–
|
+
|
–
|
–
|
–
|
–
|
–
|
+
|
–
|
|
Точение
|
+
|
–
|
+
|
–
|
–
|
–
|
–
|
–
|
±
|
–
|
|
Сверление
|
+
|
–
|
+
|
–
|
±
|
–
|
–
|
–
|
+
|
–
|
|
Адаптация системы к станочному парку
|
+
|
–
|
+
|
–
|
–
|
–
|
–
|
–
|
±
|
–
|
|
Поддержка отечественных стандартов
|
+
|
±
|
±
|
+
|
–
|
–
|
–
|
+
|
–
|
–
|
|
Поддержка пользователя
|
+
|
–
|
+
|
+
|
±
|
±
|
+
|
+
|
±
|
+
|
П р и м е ч а н и е:
+ достаточная для решения задачи реализация соответствующей функции;
± неполная возможность использования или функциональная особенность, требующая доработки;
– отсутствие данной возможности в системе либо несоответствие функциональности современным требованиям;
* создание объемных сборок не в 3D моделировании, а в специализированных модулях.
Для косвенной проверки полученных результатов было изучено позиционирование систем в структуре российских предприятий. При этом рассматривалась обобщенная структура, традиционно состоящая из следующих подразделений:
- проектного бюро (ПБ) – создание общих видов, общей компоновки;
- конструкторского бюро (КБ) – конструирование, выпуск конструкторской документации (КД);
- технологического бюро (ТБ) – создание техпроцессов, выпуск технологической документации (ТД);
- отдела ЧПУ – программирование станков с числовым программным управлением.
Для каждого продукта рассматривался доступный список официальных пользователей любых версий системы. Оценка отражает лишь распределение внутри списка для каждого продукта и ни в коей мере не показывает соотношение частоты применения различных продуктов (табл. 17.2).
Применение систем по подразделениям Таблица17.2
|
Возможности
|
ADEM v.6.0
|
AutoCAD v.2000
|
CADDS 5
|
«Компас» v.5.0
|
ProE v.2000i
|
SolidEdge v.6.0
|
SolidWorks 99
|
T-Flex v.6.2
|
Unigraphics v.15
|
MicroStation
Modeler 95
|
|
ПБ
|
±
|
±
|
+
|
–
|
+
|
+
|
+
|
–
|
+
|
+
|
|
КБ
|
+
|
+
|
–
|
+
|
±
|
–
|
–
|
+
|
–
|
±
|
|
ТБ
|
+
|
±
|
–
|
±
|
–
|
–
|
–
|
±
|
+
|
–
|
|
ЧПУ
|
+
|
–
|
+
|
–
|
–
|
–
|
–
|
–
|
+
|
–
|
ADEM применяется в основном для выпуска КД и ТД, очень часто – для подготовки УП для ЧПУ и для плоского и объемного моделирования изделий, оснастки и пресс-форм. AutoCAD применяется для выпуска КД и ТД, не отягощенных требованиями отечественных стандартов, реже – для плоских компоновок.
CADDS 5 чаще всего применяется для объемного моделирования и компоновки изделий, оснастки, пресс-форм, а также для подготовки УП для ЧПУ. В конструкторских подразделениях не встречается.
«Компас» используется в основном для выпуска чертежной КД, реже – ТД.
Pro/Engineer (ProE) чаще всего принимается для объемных компоновок агрегатов типа двигатель или реактор, для разводки трубопроводов. Для выпуска КД и ТД используется редко.
SolidEdge, SolidWorks, MicroStation Modeler 95 применяются для объемного моделирования несложных машиностроительных изделий и узлов (электродвигатель, электрофен, насос), для иллюстраций, инструкций по эксплуатации, отчетов и рекламных брошюр. Для выпуска КД и ТД практически не используется.
T-Flex применяется для выпуска чертежей типовых деталей машиностроения. В объемном моделировании не используется.
Unigraphics чаще всего применяется для объемного моделирования изделий, оснастки и пресс-форм, а также и для объемной компоновки изделий типа корпус, двигатель. Относительно часто используется для ЧПУ.
По результатам тестирования и опыту применения систем на предприятиях исходный перечень был разделен на три группы. К первой группе были отнесены претенденты на сопровождение проектирования, ко второй – системы автоматизации выпуска КД, к третьей – интегрированные CAD/CAM-системы, поддерживающие ЧПУ (табл.17.3).
Таблица 17.3
|
Группа
|
|
I
|
II
|
III
|
|
ADEM
CADDS 5
MicroStation Modeler 95
ProE
SolidEdge
SolidWorks
Unigraphics
|
ADEM
AutoCAD
«Компас»
MicroStation Modeler 95
T-Flex
|
ADEM
CADDS 5
Unigraphics
«Компас»
|
Вопросы к лекции 17
- Какие методы автоматизированного проектирования ТП реализованы в САПР ТП «Автопроект»?
- Перечислите функциональные возможности САПР ТП ТехноПро.
- Какие методы автоматизированного проектирования реализованы в САПР ТП ТехноПро?
- Какие САПР среднего уровня знаете?
- Чем отличаются САПР среднего и высокого уровня?
- Выполнение каких функций анализируется для оценки САПР?
- Приведите характеристики САПР высокого уровня.
PAGE 5
-
Описание САПР